DE3739252C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur starren Verbindung einer Welle mit einem Nabenkörper gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Es gibt zahlreiche, aus Maschinenbaulehrbüchern bekannte Kupplungen der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 ge­ nannten Art. Ergänzend dazu sei auf die Konstruktionen nach der FR-PS 15 37 915 und DE-PS 31 42 763 hingewiesen. In all diesen Fällen erfolgt die Fixierung der zwischen Welle und Nabenkörper axial verschieblich angeordneten Keilhülse bzw. -hülsen mittels zugeordneten Spannschrau­ ben bzw. Spannmuttern. Diese Art der Fixierung gewähr­ leistet eine dauerhafte reibschlüssige und/oder form­ schlüssige Verbindung zwischen Welle und Nabenkörper nur dann, wenn unter etwa gleichbleibender Temperatur gearbeitet wird.

Anders verhält es sich jedoch dann, wenn größere Tempe­ raturschwankungen in der Umgebung der Kupplung zwischen Welle und Nabenkörper auftreten, wie z.B. beim Warm­ walzen von Metall. Im letztgenannten Fall ist vor allem der Anstieg der Temperatur auf bis zu 500°C kritisch. Dieser hohen Temperatur ist dann auch die genannte Kupplung ausgesetzt, mit der Folge, daß bei Verwendung herkömmlicher Kupplungen unterschiedliche und unkontrol­ lierte Temperaturausdehnungen von Nabenkörper, Welle, Spann- und Fixierorganen ein unerwünschtes Kupplungs­ spiel zur Folge haben. Die erforderliche Drehmoment­ übertragung zwischen Welle und Nabenkörper kann dadurch beeinträchtigt oder gar zunichte gemacht werden. Ein häufiges Nachspannen der Kupplung ist dann erforderlich. Oftmals ist ein derartiges Nachspannen während des Betriebs aufgrund der hohen Temperaturen im Bereich der Kupplung gar nicht möglich.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche eine sichere Übertragung von Drehmomenten zwischen Welle und Nabenkörper auch bei erhöhter Temperatur gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Der Kern der vorliegenden Erfindung liegt demnach darin, als Spannmittel Gasdruck-Federelemente zu verwenden derart, daß mit zunehmender Temperatur ein entsprechend zunehmen­ der Gasdruck innerhalb des Federelements entsteht, wobei der zunehmende Gasdruck so auf die Spannmittel der Kupplung einwirken soll, daß diese eine entsprechend erhöhte Klem­ mung zwischen Welle und Nabenkörper bewirken. Demnach wird bei zunehmender Temperatur im Bereich der Kupplung zwischen Nabe und Welle durch das erfindungsgemäß ver­ wendete Gasdruck-Federelement ein eventuell auftretendes Spiel zwischen Nabenkörper, Welle und Spannmittel kompen­ siert, so daß insbesondere bei einer rein reibschlüssigen Verbindung zwischen Welle und Nabenkörper der Reibschluß stets so groß ist, wie er für die Übertragung des ge­ wünschten Drehmomentes erforderlich ist.

Ein geeignetes Gasdruck-Federelement ist prinzipiell aus der DE-PS 24 06 006 bekannt. Insbesondere sind dort auch Mittel offenbart, die eine gasdichte Durchführung eines Stößels des Gasdruck-Federelements aus dem Gehäuse des­ selben ermöglichen. Als ein solches Dichtmittel ist beispielsweise ein Metallbalg geeignet.

Konstruktive Weiterbildungen und Abwandlungen der erfin­ dungsgemäßen Kupplung sind in den Unteransprüchen be­ schrieben.

Zur Ausführungsform nach Anspruch 9 sei noch erwähnt, daß vorzugsweise etwa einundzwanzig Gasdruck-Federelemente gleichmäßig über den Umfang verteilt eingesetzt werden. Bei dieser Anzahl ist die Koaxialität zwischen Naben­ körper und Welle äußerst exakt bzw. präzise justierbar.

Ferner sei noch darauf hingewiesen, daß nicht unbedingt einstückig ausgebildete Keilhülsen als Gasdruck-Feder­ elementen zugeordnete Spannmittel verwendet werden müssen. Stattdessen ist auch denkbar, den einzelnen Gasdruck-Federelementen Einzelkeile zuzuordnen, die im eingebauten Zustand insgesamt dieselbe Wirkung wie eine geschlossene Keilhülse haben.

Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kupplung zwischen Welle und Nabenkörper anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge­ mäß ausgebildete Kupplung mit Bereichen einer Welle und einem Nabenkörper, und

Fig. 2 eine teilweise geschnittene Teilstirnansicht der Kupplung gemäß Fig. 1, und zwar in zwei Schnittebenen IIa und IIb.

In Fig. 1 ist im Schnitt eine Kupplung 1 dargestellt, welche im wesentlichen hohlzylindrisch um eine Welle 2 zwischen der Welle 2 und einem die Welle 2 koaxial umgebenden Naben­ körper in Form eines hohlzylindrischen Walzkörpers 3 ver­ läuft.

Die Kupplung 1 weist zwei axial gegeneinander verschiebbare Keilhülsen, nämlich eine erste Keilhülse 4 a und eine zwei­ te Keilhülse 4 b, auf. Die beiden Keilhülsen 4 a, 4 b sind zwischen der Welle 2 und dem Walzkörper 3 eingepreßt. In der zweiten Keilhülse 4 b ist mit seinem Schraubende ein Zugelement 5 verschraubt, welches schaftartig nach Art eines Schaftes einer Stiftschraube ausgebildet ist. Dieses Zugelement 5 ist durch die erste Keilhülse 4 a axial hindurchgeführt und weist an seinem der zweiten Keilhülse 4 b abgewandten Ende ein gasdichtes Gehäuse 6 eines Gasdruck-Federelementes 7 auf. Das Gehäuse 6 ist über ein Rückschlagventil 8 mit einem Druckgas gefüllt.

Durch eine Wandung des Gehäuses 6 ist aus dem Gehäuse ein Stößel 9 axial bzw. parallel zur Längsachse der Welle 2 herausgeführt, und zwar koaxial zum Zugelement 5 und in einen das Gehäuse 6 tragenden, hohl ausgebildeten Endabschnitt 10 des Zugelements 5 hineinragend. Mit einem in dem Gehäuse 6 angeordneten Metallbalg 11 ist die Durchführung des Stößels 9 gegenüber der Umgebung gasdicht ausgebildet.

Am Stößel 9 sind stiftartige Mitnehmer 12 radial vorstehend angeordnet, die durch Führungsschlitze 13 hindurch aus dem hohlen Endabschnitt 10 des Zugelements 5 vorragen und zur Mitnahme der ersten Keilhülse 4 a an der dem Gasdruck-Feder­ element 7 zugewandten Stirnseite der ersten Keilhülse 4 a anliegen.

Das Gehäuse 6 des Gasdruck-Federelementes 7 ist ebenso wie der Stößel 9 in axialer Richtung bzw. in Richtung parallel zur Welle 2 beweglich angeordnet.

Zwischen der ersten Keilhülse 4 a und der zweiten Keilhülse 4 b ist auf dem Zugelement 5 ein ringförmiges Gleitstück 14 angeordnet, an dem sich ein Keilhülsen-Führungsstück 15 anschließt, welches an der Innenseite des hohlzylindrischen Walzkörpers 3 anliegt und Führungsflanken als Gleitflächen für die Flanken der Keilhülsen 4 a, 4 b aufweist.

In Fig. 2 ist die ringförmige Ausbildung der ersten Keil­ hülse 4 a zu erkennen. Außerdem ist zu erkennen, daß der Keilhülse um die Welle 2 herum eine größere Anzahl von Gasdruck-Federelementen 7 zugeordnet ist. Diese Gasdruck- Federelemente 7 sind in Fig. 2 zum Teil in unterschied­ lichen Schnittebenen, nämlich Schnittebenen IIa und IIb gemäß Fig. 1 geschnitten dargestellt. Anhand des Schnittes IIa ist die kreuzförmige Anordnung der Mitnehmer 12 eines jeden Gasdruck-Federelementes 7 zu erkennen.

Der Schnitt IIb ermöglicht einen Einblick in das Gehäuse 6 eines Gasdruck-Federelementes 7.

Claims (9)

1. Kupplung zur starren Verbindung einer Welle mit einem Naben­ körper, insbesondere in Form eines hohlzylindrischen Walzkör­ pers zum Warmwalzen von Metall, welche wenigstens eine koaxial zwischen der Welle und dem Nabenkörper angeordnete Keilhülse und wenigstens ein die Keilhülse in einer zwischen Welle und Nabenkörper eingepreßten Stellung haltendes Fixierorgan auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß das Fixierorgan wenigstens ein Gasdruck-Federelement (7) um­ faßt, welches eine durch ein Gehäuse (6) einerseits und einen in diesem axial beweglich gelagerten und mit einem Ende aus dem Gehäuse (6) herausragenden Stößel (9) andererseits begrenz­ te, mit Druckgas gefüllte Kammer aufweist, wobei der Stößel (9) an der Keilhülse (4 a) abgestützt und das Gehäuse (6) un­ mittelbar oder mittelbar mit einem komplementären Gegenstück (15) wirkverbunden ist.

2. Kupplung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Gehäuse (6) des Gasdruck-Federelements (7) über ein die Keilhülse (4 a) axial durchsetzendes Zugelement (5) mit einer weiteren, relativ zur Welle (2) koaxial angeord­ neten Keilhülse (4 b) verbunden ist, deren Konizität der­ jenigen der ersten, dem Gasdruck-Federelement (7) unmittel­ bar benachbarten Keilhülse (4 a) entgegengesetzt gerichtet ist.

3. Kupplung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Keilhülsen (4 a, 4 b) bezüglich einer zur Längs­ achse der Welle (2) senkrechten Ebene spiegelsymmetrisch angeordnet und ausgebildet sind.

4. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (5) schaft­ artig ausgebildet ist.

5. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (5) und der Stößel (9) des Gasdruck-Federelementes (7) koaxial zu­ einander angeordnet sind, daß das Zugelement (5) an seinem dem Gasdruck-Federelement (7) zugewandten End­ abschnitt (10) stirnseitig offen und hohl ausgebildet ist, daß der Stößel (9) in diesen hohlen Endabschnitt (10) hineinragt, und daß vom Stößel (9) radial wenigstens ein Mitnehmer (12) für die dem Gasdruck-Federelement (7) unmittelbar benachbarte Keilhülse (4 a) durch einen hier­ für vorgesehenen, axial zur Welle (2) verlaufenden Füh­ rungsschlitz (13), der in der Wandung des hohlen End­ abschnitts (10) des Zugelements (5) ausgebildet ist, aus dem Zugelement (5) vorragt, derart, daß der Stößel (9) sich über den Mitnehmer (12) an der genannten Keil­ hülse (4 a) abstützt.

6. Kupplung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch vier Mitnehmer (12) und vier entsprechende Führungsschlitze (13), wobei die Mitnehmer (12) vorzugsweise die Enden eines Paares kreuzförmig angeordneter Stifte sind.

7. Kupplung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Zugelement (5) ähnlich einem Schaft einer Stiftschraube ausgebildet ist, der mit seinem Einschraubende in der weiteren, vom Gasdruck- Federelement (7) entfernt angeordneten Keilhülse (4 b) verschraubt ist und dessen Mutterende durch das Gehäuse (6) des Gasdruck-Federelementes (7) gebildet ist.

8. Kupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden axial voneinander beabstandeten Keilhülsen (4 a, 4 b) auf dem schaftartigen Zugelement (5) ein Gleitstück (14) angeordnet ist, an dem sich ein an der Innenseite des Nabenkörpers (3) anliegendes Keilhülsen-Führungsstück (15) als Gegenstück zu den Keilhülsen (4 a, 4 b) anschließt, welches zwei den Keilflächen der Keilhülsen (4 a, 4 b) kom­ plementäre Gleitflächen aufweist.

9. Kupplung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Fixierorgan mehrere, vorzugsweise axial­ symmetrisch um die Welle (2) herum angeordnete Gasdruck- Federelemente (7) und eine entsprechende Anzahl von Zug­ elementen (5) umfaßt.